实训项目三光幻广州塔电路.doc
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1、项目三 光幻LED广州塔的装配与调试光幻LED广州塔是依据广州代表性建筑广州塔形状设计出的电子套件,以10000:1的比例微缩成型的光立方器件,采用STC12C5A60S2作为控制系统,显示部分采用的是16*16的点阵显示原理,由268只LED组成小蛮腰形状三维空间。通过单片机内部的ADC功能,音频模式下可随着音乐节奏而跳跃呈现出绚丽的效果,也可自行实现多种动画效果,具有红外遥控功能,可切换各种模式和完毕调试。学习目的 知识目的:1、了解光幻广州塔的电子产品工艺结构。2、可以依据工艺文献安装光幻广州塔。3、安装装配工艺标准完毕光幻广州塔的装配。 技能目的:1.会依照工艺文献装配较复杂电子整机产
2、品;2.会依照工艺文献调试较复杂电子整机产品;3.会简朴的单片机程序编写。 职业素养目的:1保持操作工位清洁卫生;2. 在操作前检查安全措施检查;3可以安全使用焊接及安装工具进行产品的装配;4对的使用仪器仪表,注意探头或表笔的摆放,防止短路。 任务一 结识电路 广州塔夜景1 广州塔夜景2广州塔又称广州新电视塔,昵称小蛮腰,塔身主体高454米,天线桅杆高146米,总高度600米,是中国第一高塔。塔身灯光将由1080个节点LED灯组成,通过计算机控制电路,可以产生各种变化的视频广告效果。本次实训为10000:1小型广州塔,受音乐控制的小蛮腰,能随音乐翩翩起舞,具有无线蓝牙遥控,16种动画效果,底板
3、由一块STC12C5A60S2单片机组成控制电路,268只高亮七彩LED组成小蛮腰形状的三维空间。 光幻广州塔效果图光幻LED广州塔采用STC12C5A60S2作为控制系统,显示部分采用的是16*16的点阵显示原理,通过对单片机STC12C5A60S2进行编程,然后输出信号送到显示电路控制每个LED灯的亮灭,运用人眼的暂留效应,得以呈现出不同的图案和动画。光幻LED广州塔涉及硬件和软件设计两个部分。系统总体的设计方框图如图所示:电源STC12C5A60S2主控制器模块按键控制音频输入16*16 LED显示图 系统方框图 1.硬件实现及单元电路设计1.1 主控制模块主控电路一块STC12C5A6
4、0S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制,强干扰场合。主控制最小系统电路如图2所示 图STC12C5A60S2单片机 图 控制电路图硬件电路总设计图图 总设计电路图 1.2 电源设计电源部分的设计采用DC5V供电,使用了电解电容进行滤波,电路供电更加的稳定。1.3模块设计 1.3.1 led驱动模块 LED驱动采用的是直接用单片机管脚驱动,由于stc12c5a60s2单片机的
5、管脚电流达成20几毫安,足以驱动广州塔的LED,为了LED工作的稳定性,我们在电路中加入了限流电阻。1.3.2 底座4个LED底座4个LED使用的七彩LED,为了控制方便,4个LED直接到了电源,上电就能直接点亮,可以直观看出模块电源是否正常,使用七彩LED的因素是,其发出的LED光多姿多彩,给广州塔的绚丽增添多一份优美,电路如下图所示:图4 底座led驱动电路1.3.3 音频输入电路的设计音频电路的设计重要是采用了T型口的USB接口,由于该接口包含了音频和电源的输入,又由于控制模板的单片机是自带了AD的,所以通过按键切换到音频模式下,我们可以看到广州随音乐在跳舞。1.3.4 时钟电路的设计X
6、TAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。由于一个机器周期具有6个状态周期,而每个状态周期为2个振荡周期,所以一个机器周期共有12个振荡周期,假如外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us。如图13所示为时钟电路。图13 时钟电路图2、重要功能特点介绍2.1 采用1616(点阵)颗灯设计2.2 20多种脱机动画模式随意转换3、软件设计 光幻广州塔控制系统设计采用C语言编写,按照模块化的设计思绪设计程序,一方面分析程序要实现的功能,
7、然后编写不同的程序显示。 本次程序设计完毕的功能是:9次心星闪烁和0-9数字顺序显示,本设计采用keil软件来编写程序和调试程序,在使用keil时,一定要先输出.hex文献,由于STC-ISP.exe只有.hex文献才干下进单片机里去。3.1 软件框架3.1.1主程序重要就是在while(1)里面循环各种现实效果。1. void main()2. 3. while(1)4. 5. 6. hongbegin(); /红由亮到暗7. hongend(); /红由暗道亮8. P2=0XFF; /将P2关闭以免影响下面黄色灯效果9. huangbegin(); /黄呼吸灯10. huangend();
8、11. chengsedeng(); /橙色灯 12. huangsebianhongse(); /黄色变红色13. miansheng() ; /面上升14. mianjiang() ; /面下降15. mianzuodaoyou();/面左到右;16. mianyoudaozuo();/面从右到左17. shuidi(); /模仿水滴效果(从嘴上一排下落)18. luoxuansheng() ; /螺旋上升19. luoxuanjiang(); /螺旋下降20. pingheng() ; /平衡木21. yinxiangshang() ;/音响效果上下22. yinxiangzuo() ;
9、 /音响效果左右23. sxingsaomian() ;/S形扫面24. litixuanzhuan(); /立体旋转25. zuoshangliang() ;/左上角一点到全体亮26. sijiaoneishou() ;/四角向内收27. shuidijiandong() ; /仿水滴溅动28. shuibo() ; /仿水波浪29. feiji() ; /仿飞机飞行30. chaojimali(); /超级玛丽31. chengsedeng();/橙色灯32. huangbegin(); /黄呼吸灯33. huangend(); 34. hongend(); /红由暗道亮 35. hong
10、begin(); /红由亮到暗 36. jiesu(); /结束函数3.1.2 呼吸灯 说是呼吸灯,渐亮、渐灭的,其实就是PWM,通俗的讲就是控制一个周期内的导通时间,周期内的导通时间逐渐增长,自然就越来越亮。逐渐减小,自然就越来越暗,之道完全熄灭。下面是实现的部分代码。1. /*P1为黄色,P2为红色。 P0为阴极*/2. uchar code table= /呼吸灯专用3. 0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,4. 11,12,13,14,15,16,17,18,5. 19,20,21,22,23,24,25,26,27,6. 28,29,30,31,32,33,34,35,
11、36,7. 37,38,39,40,41,42,43,44,45,8. 46,47,48,49,50,51,52,53,54,9. 55,56,57,58,59,60,61,62,63,10. 64,65,66,67,68,69,70,71,72,11. 73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,12. 83,84,85,86,87,88,89,90,91,13. 92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,14. 110,111,112,113,114,115,116,117,118,119
12、,120,121,122,123,124,125,15. 126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,16. 142,143,144,145,146,147,148,149,150,;17. void delay(uint z)18. 19. uint x,y;20. for(x=5;x0;x-) 21. for(y=z;y0;y-);22. 23. void hongbegin()/全亮 呼吸灭24. 25. int i;26. for(i=0;i140;i+)27. 28. honglight2(i);29
13、. 30. P0=0x00; /保持亮的状态31. P2=0xff; 32. P1=0xff; 33. 34. 35. void honglight2(uchar num2) /由亮到灭 (可以理解为亮的时间由长到短。灭的时间由短到长)36. 37. uchar j;38. P0=0xff; /一方面关闭P039. P2=0x00; /打开P240. j = tablenum2;41. delay(j); /延时 (由短到长的)42. P0=0x00; /打开P0叫它亮43. P2=0x00;44. delay(150-j); /延时由长到短45. 3.1.2 动画 一方面我们知道,动画是由图
14、片来快速播放形成的,光立方依靠的也是这个原理。1. unsigned char code tabP0=0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F;/低电平扫描 ,每次只让亮一排(一个P0口)2. void mianjiang() 3. 4. 5. unsigned char code tabP238= /定义数组 。储存数据6. 7. 0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,8. 0x00,0x00,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0xFF,0xFF,9. 0x00,0x00,0x00,0xFF,0x00,0x
15、00,0x00,0xFF,10. ;11. 12. int j,k,i; /定义三个变量13. for(j=0;j3;j+) /j图像个数14. 15. for(k=0;k20;k+) /k为每个图像存在时间、k越大单个图像存在时间越长16. 17. for(i=0;i8;i+) / 每个图像由八帧、构成18. P2=0XFF; /此函数和消除残留的阴影19. /P0=1;20. P0=tabP0; /将阴极P0取出21. P2=tabP2j; /将数组阳极取出22. P1=0XFF; /将P1关闭以免影响红色效果23. ys(2); /根据人眼暂留效应。加大可看见整个亮灯过程、减小即可显示稳
16、定图像任务二 元器件的辨认与检测一、底板元器件辨认与检测:【装配准备】在装配之前,将工具、元器件进行准备。1、 工具的准备 装配电子万年历所需要的焊接工具重要是电烙铁、海绵、松香、镊子、斜口钳、十字起子、一字起子和焊锡丝,如下图所示。图4-3 焊接工具的准备2、 元器件、材料的准备装配前将电子万年历的元器件按元件清单整理、归类,以便进行检测与焊接。3、 印制电路板检查对照下图所示的印制电路板,即PCB板,检查有无铜箔短路、短路,孔位尺寸存在缺陷的地方。 图 光幻广州塔底板印制电路板活动1:元器件辨认与检测在制作之前,应对照清单将电子万年历的元器件进行辨认与清点,检查有无漏、错、损坏等现象,如下
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